Propriedades do alumínio Principais usos e aplicações Extração do metal da bauxita Impactos ambientais relacionados à produção do metal

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1 O METAL ALUMÍNIO Figura 1 Embalagens de alumínio Fonte: Alba CONTEÚDOS Propriedades do alumínio Principais usos e aplicações Extração do metal da bauxita Impactos ambientais relacionados à produção do metal AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS O alumínio O alumínio é o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre e constitui até 8 % em massa das rochas da crosta. É um metal branco, brilhante, leve, dúctil 1, maleável e facilmente oxidável 2, mas não se altera em contato com água ou ar, pois sua superfície é protegida por uma fina camada de alumina, o óxido de alumínio. O mineral comercialmente mais importante é a bauxita, uma mistura complexa de hidróxido de alumínio hidratado e óxido de alumínio. 1 Dúctil: que pode ser transformado em fios e lâminas 2 Oxidável: passível de sofrer oxidação, ou seja, reage com o oxigênio do ar

2 Figura 2 Bauxita Fonte: Fundação Bradesco A produção de alumínio em escala industrial iniciou-se a partir de 1886, quando Charles Martin Hall, nos Estados Unidos, e Louis Toussaint Héroult, na França, obtiveram o metal puro a partir da dissolução eletrolítica de óxido de alumínio (alumina), em banho de criolita 3. O processo Hall-Héroult, como é conhecido, ainda é o principal processo de produção de alumínio. Apesar de bastante caro, o custo é compensado pela produção e a disponibilidade da matéria-prima. No período da primeira guerra, com a necessidade de fabricar produtos mais leves e resistentes, a indústria do alumínio se desenvolveu e hoje, atende vários setores da economia, como transporte, embalagem, na construção civil, etc. De sua forma primária são produzidos perfis, usados em janelas e peças automotivas; chapas (matéria-prima de produtos como panelas e latas para bebidas), folhas (usadas na fabricação das embalagens) e peças fundidas (aplicadas principalmente na indústria automotiva), entre outros produtos semiacabados, com aplicações diversas para o nosso dia a dia. Figura 3 Perfil estrutural de alumínio Fonte: Alu-Ceck 3 Criolita: minério usado como solvente no processo eletrolítico da extração do alumínio (Al) da bauxita, sua fórmula química é Na3AlF6

3 O alumínio é um material muito interessante, uma vez que pode ser usado e descartado sem gerar problemas ambientais e é um dos metais mais facilmente reciclados. Propriedades do Alumínio Por ser um material leve, durável e bonito, o alumínio apresenta diversas aplicações, por isso é um dos metais mais utilizados no mundo. Veja a seguir, alguns dos atributos do metal. Leveza: característica essencial na indústria de transportes. Veículos e outros meios com peças de alumínio, apresentam menor consumo de combustível, menor desgaste, mais eficiência e capacidade de carga. Para o setor de alimentos, traz funcionalidade e praticidade às embalagens por ter seu peso reduzido em relação a outros materiais. Figura 4 A leveza permite o uso nos meios de transporte e de embalagens de alimentos Fonte: Alba Elevada condução de energia: o alumínio é um excelente condutor elétrico e térmico. Um condutor elétrico de alumínio pode conduzir tanta corrente elétrica quanto um de cobre, que é duas vezes mais pesado e, consequentemente, mais caro. Por isso, o alumínio é muito utilizado pelo setor de fios e cabos. Por ser um bom condutor térmico, o alumínio é um excelente meio de aquecimento e resfriamento. Na cozinha, é muito utilizado em embalagens e utensílios

4 domésticos. Nas indústrias alimentícia, automobilística, química, aeronáutica e petrolífera é muito usado em larga escala em trocadores e dissipadores de calor. Impermeabilidade e opacidade: o alumínio não permite a passagem de umidade, oxigênio e luz. Essa propriedade faz com que o metal evite a deterioração de alimentos, remédios e outros produtos consumíveis, por isso, seu uso é fundamental para embalagens de alimentos e medicamentos. Figura 5 Uso do alumínio em embalagens de medicamento Fonte: Alba Beleza: por ser um material nobre, limpo e que não se deteriora com o passar do tempo, confere um bom acabamento e é moderno a qualquer aplicação. Durabilidade: o alumínio oferece uma excepcional resistência a agentes externos, intempéries 4, raios ultravioleta, abrasão e riscos, proporcionando elevada durabilidade, inclusive quando usado na orla marítima e em ambientes agressivos. Figura 6 Uso do alumínio em fachadas Fonte: Alba Maleabilidade e soldabilidade: a alta maleabilidade e ductibilidade do alumínio permite à indústria utilizá-lo de diversas formas. Suas propriedades mecânicas facilitam sua conformação e possibilitam a construção de formas adequadas aos mais variados projetos. 4 Intempérie: qualquer extremo das condições climáticas (vento forte, temporal, seca, calor tórrido, nevasca etc.)

5 Figura 7 As propriedades mecânicas do alumínio permitem dar forma ao metal Fonte: Alba Resistência à corrosão: o alumínio tem uma autoproteção natural que é destruída somente por uma condição agressiva ou por determinada substância que remova a película de óxido de proteção. Essa propriedade facilita a conservação e a manutenção das obras, em produtos como portas, janelas, forros, telhas e revestimentos usados na construção civil, bem como em equipamentos, partes e estruturas de veículos. Nas embalagens é fator decisivo quanto à higienização e barreira à contaminação. Resistência e dureza: ao mesmo tempo em que o alumínio possui um alto grau de maleabilidade, ele também pode ser trabalhado de forma a aumentar sua resistência natural. Assim, é muito utilizado em estruturas, com excelente comportamento mecânico, aprovado em aplicações como aviões e trens. Infinitamente reciclável: Uma das principais características do alumínio é ser reciclável. Depois de muitos anos de vida útil, segura e eficiente, o alumínio pode ser reaproveitado. Com a reciclagem, há uma economia de energia, como já acontece largamente no caso da lata de alumínio. Além disso, o meio ambiente é beneficiado pela redução de resíduos e economia de matérias-primas.

6 Aplicações O setor de embalagens foi o que mais utilizou o alumínio no Brasil em 2014, seguido pelos setores de transportes e construção civil. Figura 8 Uso do alumínio por setor (em %) Fonte: Fundação Bradesco, 2016 Dentre as embalagens de alumínio, uma das mais populares do mundo, sem dúvida alguma, é a lata de alumínio com volume de 350 ml. Ela é utilizada para armazenar refrigerantes, cervejas, sucos, chás e outras bebidas. Figura 9 Latas de alumínio Fonte: Alba É fato que o uso do metal alumínio está diretamente relacionado às suas propriedades e como visto, apresenta muitas vantagens em relação aos outros metais e materiais.

7 Como se extrai o metal da bauxita Mineração Para que a produção do alumínio seja economicamente viável, a bauxita deve apresentar no mínimo 30% de óxido de alumínio (Al 2O 3). As reservas brasileiras de bauxita, apresentam ótima qualidade e também estão entre as maiores do mundo. O processo mais utilizado para a obtenção da alumina, o óxido de alumínio, é o denominado Bayer. Seguem as etapas de produção: 1. A alumina (óxido de alumínio) é separada da bauxita por meio de uma solução aquecida de hidróxido de sódio (NaOH) e de óxido de cálcio (CaO). 2. A mistura é bombeada para o interior de recipientes de alta pressão e aquecida. 3. O hidróxido de sódio dissolve a alumina, que se precipita da solução saturada. A alumina é, então, lavada e aquecida para a remoção da água. 4. O material precipitado é filtrado e lavado, para remover e recuperar a solução de hidróxido de sódio. 5. Todo o restante é eliminado por filtragem e a alumina é secada até atingir a forma de pó branco.

8 Figura 10 Etapas de extração do alumínio Fonte: Hydra A maior parte das refinarias de alumina está localizada nas proximidades de minas de bauxita, ou próxima de um porto, onde a alumina pode facilmente ser transportada até as fábricas de produção de alumínio. Como a produção da alumina afeta o meio ambiente Na extração da alumina da bauxita, o processo gera a mesma quantidade de resíduo de bauxita, também chamado de lama vermelha. Esse resíduo é rico em óxidos de ferro, silício e titânio, tem poucas aplicações, e é um potencial poluente, que deve ser tratado adequadamente para proteger o meio ambiente, além de representar um desafio na produção de alumina.

9 Outras questões ambientais relacionadas à produção da alumina são o consumo de energia, o uso e o descarte de água. Toda água utilizada no processo, a água superficial da precipitação e escoamento dos depósitos de resíduos de bauxita são limpas antes de serem descarregadas no ambiente. A produção da alumina requer muita energia, o que torna a reciclagem do metal muito atraente. ATIVIDADES 1. (ENEM 1999) O alumínio se funde a 666 C e é obtido à custa de energia elétrica, por eletrólise transformação realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1000 C. A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi da ordem de toneladas, tendo sido consumidos cerca de 20 kwh de energia elétrica por quilograma do metal. Nesse mesmo ano, estimou-se a produção de resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por metais ferrosos e não-ferrosos em 3700 t/dia, das quais 1,5 % estima-se corresponder ao alumínio. ([Dados adaptados de] FIGEUIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo: resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba: UNIMEP, 1994) Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio em uso cuja massa total seja de 10 kg (panelas, janelas, latas, etc). O consumo de energia elétrica mensal dessa residência é de 100kWh. Sendo assim, na produção desses objetos utilizouse uma quantidade de energia elétrica que poderia abastecer essa residência por um período de a) 1 mês. b) 2 meses. c) 3 meses. d) 4 meses. e) 5 meses. 2. O alumínio vem substituindo vários outros materiais e o seu uso está diretamente relacionado com suas propriedades. Complete a tabela com uma propriedade ou mais propriedades desse metal, que colabora para a substituição dos seguintes materiais para os usos.

10 Material e uso Cobre nos cabos de eletricidade Louça nas vasilhas da cozinha Aço na construção civil Embalagens de remédio Propriedade 3. Analise o gráfico com os dados de 2014, do uso de alumínio por setor. a) Em sua opinião, o que contribui para que o setor de embalagens tenha sido o que mais utilizou o alumínio? b) Qual é a embalagem mais popular onde se usa esse metal?

11 4. Considerando os impactos ambientais relacionados a extração, ao uso e descarte do alumínio, assinale a alternativa que apresenta a propriedade mais vantajosa desse metal. a) Maleável b) Bom condutor de calor c) Bom condutor de eletricidade d) Reciclável e) Leve (baixa densidade) LEITURA COMPLEMENTAR A lata de alumínio é uma das embalagens mais comuns utilizadas atualmente. Você sabia que cada parte da lata tem um nome e uma funcionalidade? Vamos conhecer a engenharia da lata de alumínio. Figura 11 Estrutura da lata de alumínio Fonte: Fundação Bradesco

12 Figura 12 A tampa da lata de alumínio Fonte: Fundação Bradesco GABARITO 1. Alternativa B. 2. Material e uso Cobre nos cabos de eletricidade Louça nas vasilhas da cozinha Aço na construção civil Embalagens de remédio Propriedade Bom condutor de eletricidade e mais leve Mais leve e bom condutor térmico Mais leve, moldável e resistente à corrosão Não permite a passagem de umidade, luz e oxigênio. 3. a) O alumínio é muito utilizado no setor de embalagens, pois é maleável, bom condutor de calor e impermeável à luz e oxigênio, preservando as propriedades dos medicamentos e conservando os alimentos. b) As latas de bebidas, que são utilizadas para armazenar suco, cervejas, chás e refrigerantes, por exemplo.

13 4. Alternativa D. O alumínio é um metal infinitamente reciclável. Isso faz com que se poupe recursos naturais, economiza-se água e energia no processo de extração do metal do minério. Assim, é um metal atraente, acarretando em poucos impactos ambientais. REFERÊNCIAS ABAL. Consumo doméstico por setor. Disponível em: < Acesso em: 23 mar h50min. ABAL. Embalagens de alumínio. Disponível em: < Acesso em: 23 mar h50min. ALU CEK: Estruturas em Perfis de alumínio. Perfil de alumínio. Disponível em: < id=114>. Acesso em: 23 mar h. HYDRA. Etapas de extração do alumínio. Disponível em: < Hydro-no-Brasil/Sobre-o-aluminio/Ciclo-de-vida-do-aluminio/Refino-da-alumina/>. Acesso em: 24 mar h. INEP. Enem 1999, prova amarela, questão 12. Brasília: MEC/INEP, 1999.